KR19990004673A - 오존 애셔 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존 애셔 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 웨이퍼상으로 오존을 공급하는 인입 수단이 승강 구동원인 에어 실린더; 상기 공압 실린더에 의해 쳄버내에서 승강되고, 오존 인입 통로가 상부로부터 중앙 하단으로 연장, 형성된 행거; 상기 행거의 하부를 챔버의 상부 내벽에 승강가능하게 연결시키는 벨로우즈 튜브; 상기 행거의 하단에 장착되고, 히터 블럭의 상부에 소정 간격을 두고 배치되며, 중앙에는 상기 오존 인입 통로와 연결되는 수 개의 오존 인입구가 형성된 석영판; 및 상기 석영판의 상부 중앙과 행거의 하단 사이에 장착되고, 상기 오존 인입 통로와 오존 인입구에 각기 연결되는 오존 인입구가 형성되어, 이 오존 인입구를 통해 지나가는 오존에 열을 가해 레디컬 성분으로 전환시키는 세라믹 히터로 구성되고, 상기 석영판의 오존 인입구에서 웨이퍼상으로 제공된 레디컬 성분과 포토레지스트의 반응 부산물은 웨이퍼의 반지름 방향으로 이동되어, 상기 쳄버의 측벽과 히터 블럭 사이를 지나, 쳄버의 저면에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

오존 애셔 장치

본 고안은 오존 애셔(ozone asher) 장치에 관한 것으로서, 특히 오존을 이용해서 포토레지스트를 제거하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기판에 소정의 회로를 구성하기 위한 방법으로서, 반도체 기판상에 포토레지스트를 형성한 후, 소정의 패턴으로 식각하여 마스크를 제조한 다음, 이 마스크를 식각장벽으로 이용한 식각공정을 실시하여 반도체 기판상에 소정 패턴의 회로를 구성하게 된다. 그리고 패터닝된 포토레지스트를 제거한다.

여기서 패터닝된 포토레지스트를 제거하는 방법으로는 RF나 마이크로 웨이브(micro wave)를 이용해서 플라즈마를 발생시켜, 이 플라즈마로 포토레지스트를 제거하는 방법이 상용화되어 왔다. 즉, 플라즈마의 이온이나 레디칼 성분이 포토레지스트와 화학적인 반응을 일으킴과 아울러 그 이온들이 포토레지스트상에 충돌하면서 포토레지스트를 제거하게 된다.

그러나 이러한 방법, 즉 화학적인 반응에 부가하여 플라즈마 이온이나 레디칼 성분이 포토레지스트에 충돌하는 물리적인 방법도 병행하여 포토레지스트를 제거하는 방법은, 반도체 기판이 소정의 패턴으로 형성된 포토레지스트 사이로 소정의 영역이 노출된 상태이므로, 플라즈마의 이온이나 레디칼 성분이 포토레지스트뿐만 아니라 노출된 반도체 기판내로 침투하여 데미지를 유발시키고, 또한 포토레지스트가 제거되면서 발생되는 중금속 이온, 예를 들면 Na+ 이온 등이 플라즈마 성분과 같이 반도체 기판내로 침투하여 반도체 기판에 심각한 데미지. 즉 반도체 기판을 폐기해야할 정도의 데미지를 유발하는 문제점도 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 제시된 방안이 오존의 레디칼 성분으로 포토레지스트와 화학적인 반응만을 일으켜서 포토레지스트를 제거하는 오존을 이용한 식각방법이다. 부연하면, 포토레지스트는 C-H-O의 기본구조로 이루어져 있고, 그 각각을 연결하는 고리는 오존의 레디칼 성분과 화학적인 반응이 일어나면 쉽게 끊어진다. 그리고, 오존은 일정 온도가 도달하면 쉽게 레디칼 성분으로 변하기 때문에 식각쳄버를 완벽한 밀봉시킨 상태에서 반도체 기판상에 오존을 주입하고, 열을 가하면 오존이 레디칼 성분으로 변환되고, 이 레디칼 성분이 포토레지스트에 물리적인 충격을 가하지 않고 오직 포토레지스트의 연결고리를 끊는 화학적인 반응만을 일으켜서 포토레지스트를 제거하게 된다.

이러한 식각 장치인 종래의 오존 애셔 장치가 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)는 쳄버 중앙에 마련된 진공척(2)상에 흡착되어 있고, 진공척(2)의 하부는 히터 블럭(3)으로 둘러싸여 있다. 또한, 진공척(2)의 상부 양측에는 오존 주입 통로(4)가 형성되어 있고, 중앙부에는 배기 통로(5)가 형성되어 있다. 즉, 오존 주입 통로(4)에는 오존 발생기(미도시)가 연결되어 있다.

상기와 같이 구성되어서, 진공척(2)상에 웨이퍼(1)가 흡착된 상태에서 히터블럭(3)에서 제공된 열에 의해 웨이퍼(1)는 고온 상태가 된다. 이러한 상태에서, 오존 주입 통로(4)를 통해 오존이 주입되면, 오존은 고온의 열에 의해 레디컬 성분으로 변환되고, 이 레디컬 성분이 포토레지스트를 식각하여 제거하게 된다.

한편, 반응 부산물들은 중앙에 구비된 배기 통로(5)를 통해서 쳄버 외부로 배출되어진다.

그런데, 오존 애셔 장치는 대기압 상태에서 공정이 실시되기 때문에, 반응부산물들을 배출하기 위해서 별도의 펌프를 사용하지 않고 인젝터를 사용해서 반응 부산물을 배출시키도록 되어 있다.

그러나, 종래의 오존 애셔 장치는, 배출 통로(5)가 정중앙에 배치되어 있는 관계로, 상기된 조건으로 인해서 웨이퍼(1) 중심에 반응 부산물인 미립자가 잔류하게 되어, 웨이퍼 소자에 치명적인 악영향을 끼치게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 오존 애셔 장치가 안고 있는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 식각 공정후의 반응 부산물인 미립자가 웨이퍼상에 잔류되지 못하도록 하여, 웨이퍼 소자가 미립자로 인해 치명적인 악영향을 받게 되는 것을 방지할 수 있는 오존 애셔 장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 오존 애셔 장치를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 오존 애셔 장치를 나타낸 단면도

도 3은 본 발명에 따른 오존 애셔 장치의 동작 설명도

도 4는 도 3의 Ⅲ 부위의 상세도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1- 웨이퍼10- 쳄버

11- 배출구12- 슬릿 도어

20- 히터 블럭21- 제1세라믹 히터

23- 갭 스페이서50- 오존 용기

30,40- 공압 실린더31,41- 행거

32- 리프트 핀42- 오존 인입 통로

43- 벨로우즈 튜브44- 석영판

45- 제2세라믹 히터46- 오존 인입구

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 웨이퍼상의 포토레지스트를 오존으로 식각하여 제거하는 공정이 실시되고, 측부에는 웨이퍼 반입/반출용 슬릿 도어가 설치된 쳄버; 상기 쳄버의 저면 중앙에 설치되고, 수 개의 핀공이 상하로 관통, 형성되어, 상부면에 웨이퍼가 진공으로 흡착되는 히터 블럭; 상기 히터 블럭에 설치되어 열을 제공하는 제1세라믹 히터; 상기 히터 블럭과 히터 블럭의 각 핀공에 이동가능하게 삽입되어, 상기 슬릿 도어를 통해 로봇 암에 의해 반입된 웨이퍼를 로봇 암에서 소정 높이로 상승시킨은 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 구동원인 공압 실린더; 및 상기 히터 블럭 상부에 배치되어, 웨이퍼상으로 오존을 인입시키는 수단을 포함하는 오존 애셔 장치에 있어서, 상기 오존 인입 수단은 승강 구동원인 공압 실린더; 상기 공압 실린더에 의해 쳄버내에서 승강되고, 오존 인입 통로가 상부로부터 중앙 하단으로 연장, 형성된 행거; 상기 행거의 하부를 쳄버의 상부 내벽에 승강가능하게 연결시키는 벨로우즈 튜브; 상기 행거의 하단에 장착되고, 히터 블럭의 상부에 소정 간격을 두고 배치되며, 중앙에는 상기 오존 인입 통로와 연결되는 수 개의 오존 인입구가 형성된 석영판; 및 상기 석영판의 상부 중앙과 행거의 하단 사이에 장착되고, 상기 오존 인입 통로와 오존 인입구에 각기 연결되는 오존 인입구가 형성되어, 이 오존 인입구를 통해 지나가는 오존에 열을 가해 레디컬 성분으로 전환시키는 제2세라믹 히터로 구성되고, 상기 석영판의 오존 인입구에서 웨이퍼상으로 제공된 레디컬 성분과 포토레지스트의 반응 부산물은 웨이퍼의 반지름 방향으로 이동되어, 상기 쳄버의 측벽과 히터 블럭 사이를 지나, 쳄버의 저면에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 오존은 웨이퍼의 중심으로 공급되어서 반지름 방향으로 이동되면서 포토레지스트를 제거하게 되고, 이러한 공정의 반응 부산물은 쳄버의 측벽과 히터 블럭 사이를 지나 쳄버의 저면에 형성된 배출구를 통해 배출되게 되므로써, 웨이퍼의 중심에 반응 부산물인 미립자가 잔류될 소지가 거의 없어지게 된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 오존 애셔 장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 동작 설명도이며, 도 4는 도 3의 Ⅲ 부위의 상세도이다.

참고로, 본 실시예의 구성을 설명함에 있어, 명세서의 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위하여 반복설명은 생략하고 개선된 부분만을 주로하여 설명하며, 또한 동일부번을 사용한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 오존 애셔 장치의 쳄버(10)의 하부에는 웨이퍼(1)를 지지하고 열을 가하기 위한 수단이 구비되고, 상부에는 웨이퍼(1)상으로 오존을 공급하기 위한 인입 수단이 구비되며, 우측에는 웨이퍼(1) 반입/반출을 위한 슬릿 도어(12)가 설치된다. 슬릿 도어(12)는 공압 실린더(미도시)에 의해 승강되어서, 쳄버(10)를 개폐시키게 된다.

웨이퍼(1)에 열을 가하기 위한 히터 블럭(20)은 쳄버(10)의 저면 중앙에 설치되어, 그 상부면에 웨이퍼(1)가 진공으로 흡착된다. 따라서, 히터 블럭(20)에는 진공을 제공하는 수단이 연결되는데, 본 실시예에서는 진공 수단을 도시하지 않았다. 이는, 반도체 공정 라인에는 진공을 제공하기 위한 수단이 구비되어 있으므로, 이러한 진공 수단을 히터 블럭(20)에 연결시키면 된다. 그리고, 히터 블럭(20)의 하부면에는 열원인 제1세라믹 히터(21)가 설치된다.

한편, 히터블럭(20)에는 120°등간격으로 3개의 핀공이 상하로 관통, 형성된다. 각 핀공에 3개의 리프트 핀(32)이 이동가능하게 삽입되는데, 이 리프트 핀(32)은 슬릿 도어(12)를 통해 암에 의해 반입된 웨이퍼(1)를 암에서 소정 높이로 상승시키는 기능을 한다. 따라서, 각 리프트 핀(32)은 행거(31)로 서로 연결되고, 이 행거(31)가 공압 실린더(30)에 의해 승강하게 된다.

이상에서 설명된 웨이퍼(1)를 고정하고 열을 가하는 각 구성요소들은 기존의 장치에 구비된 것과 거의 동일 또는 유사하고, 본 발명에서는 히터 블럭(20)에 흡착된 웨이퍼(1)에 오존을 공급하는 인입 수단을 다음과 같은 구조로 변경시킨다.

즉, 구동원인 공압 실린더(40)에 쳄버(10)내에서 승강되는 행거(41)의 상단이 연결되고, 하단에는 석영판(44)이 장착된다. 특히, 행거(41)의 하단은 쳄버(10)의 상부 내벽에 벨로우즈 튜브(43)에 의해 승강가능하게 연결된다. 또한, 오존에 열을 가해 레디컬 성분으로 변환시키는 제2세라믹 히터(45)가 석영판(44)의 중앙 상부에 장착된다.

한편, 오존 인입 통로(42)가 행거(41)의 상부로부터 중앙 하단으로 연장, 형성되고, 이 오존 인입 통로(42)는 오존 파괴용 히터(45)와 석영판(44)의 중앙에 이어져 상하로 형성된 3개의 오존 주입구(46)에 연결된다. 오존 인입 통로(42)는 오존 용기(50)에 연결된다.

즉, 오존은 웨이퍼(1)의 중심으로 먼저 공급된 후, 반지름 방향으로 확산된 이후에, 쳄버(10)의 측벽과 히터 블럭(20) 사이를 통해 쳄버(10) 외부로 배출된다. 따라서, 쳄버(10)의 저면에는 반응 부산물을 배출하기 위한 수 개의 배출구(11)가 형성된다.

그리고, 오존에 의한 식각 공정은 대기압 상태에서 실시되기 때문에, 포토레지스트를 신속하게 제거하기 위해서는 웨이퍼(1)와 석영판(44) 사이의 간극은 매우 미세한 상태, 약 0.8∼1.2㎜로 유지되어야 된다. 이를 위해, 히터 블럭(20)의 외곽 상부에는 웨이퍼(1)와 석영판(44)간의 일정 간극 유지를 위한 수 개의 갭 스페이서(23)가 설치된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 도 3 및 도 4를 참고로 하여 상세히 설명한다.

슬릿 도어(12)가 열리고 로보트 암에 의해 웨이퍼(1)가 히터 블럭(20)상에 소정 높이 위치에 도착되면, 공압 실린더(30)가 구동되어 리프트 핀(32)이 웨이퍼(1)를 지지한 상태로 로보트 암보다 더 높은 위치로 상승하게 된다. 로보트 암은 슬릿 도어(12)를 통해 쳄버(10)에서 반출된 후, 슬릿 도어(12)는 닫히게 된다.

이어서, 공압 실린더(30)는 상기와는 반대로 구동되어, 이번에는 리프트 핀(32)이 핀공을 통해 노출되지 않을 정도까지 하강하게 된다. 따라서, 웨이퍼(1)는 진공척(22)상에 안치되고, 진공척(22)에서 제공되는 진공압에 의해 견고히 고정된다. 이와 동시에, 제1세라믹 히터(21)가 작동되어서 히터 블럭(20)은 설정된 온도로 상승하게 되고, 따라서 웨이퍼(1)는 고온의 열을 계속 받게 된다.

이러한 상태에서, 공압 실린더(40)의 구동으로 벨로우즈 튜브(43)가 신장되면서 석영판(44)과 제2세라믹 히터(45)가 같이 하강되다가, 석영판(44)이 갭 스페이서(23)에 접촉됨과 동시에 공압 실린더(40)는 도 3에 도시된 상태로, 정지하게 된다. 따라서, 석영판(44)과 웨이퍼(1) 사이의 간격은 상기된 조건대로 정확하게 유지된다.

그리고, 오존 용기(50)로부터 오존이 오존 인입 통로(42)를 통해 공급되어서, 오존 주입구(46)를 통해 웨이퍼(1)상에 공급되는데, 그 전에 제2세라믹 히터(45)에서 제공되는 고온의 열에 의해 오존은 레티컬 성분으로 변환된다. 이렇게 변환된 레디컬 성분이 웨이퍼(1)의 중심으로 먼저 공급된 후, 이어서 반지름 방향으로 확산되면서 웨이퍼(1)상의 포토레지스트를 식각하여 제거하게 된다.

식각 작용으로 발생된 부산물, 즉 미립자를 포함하는 반응 가스들은 도 4에 상세히 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)의 중심에서 반지름 방향으로 플로우된 후, 쳄버(10)와 히터 블럭(20) 사이를 통해 배출구(11)로 배출된다.

상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 오존이 웨이퍼(1)의 중심으로 먼저 공급된 후, 이어서 반지름 방향으로 확산되면서 포토레지스트를 제거하게 되고, 반응부산물은 쳄버(10)의 저면에 형성된 배출구(11)를 통해 배출되게 되므로써, 웨이퍼(1)의 중심에 반응 부산물인 미립자가 잔류될 소지가 거의 없어지게 된다. 따라서, 웨이퍼(1)에 형성된 소정의 소자는 미립자에 의해 치명적인 악영향을 받지 않게 되므로, 결과적으로 웨이퍼 수율이 대폭 증가되는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 웨이퍼상의 포토레지스트를 오존으로 식각하여 제거하는 공정이 실시되고, 측부에는 웨이퍼 반입/반출용 슬릿 도어가 설치된 쳄버; 상기 쳄버의 저면 중앙에 설치되고, 수 개의 핀공이 상하로 관통, 형성되어, 그 상부면에 웨이퍼가 진공으로 흡착되는 히터 블럭; 상기 히터 블럭에 설치되어 열을 제공하는 제1세라믹 히터; 상기 히터 블럭과 히터 블럭의 각 핀공에 이동가능하게 삽입되어, 상기 슬릿 도어를 통해 로봇 암에 의해 반입된 웨이퍼를 로봇 암에서 소정 높이로 상승시키는 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 구동원인 공압 실린더; 및 상기 히터 블럭 상부에 배치되어, 웨이퍼상으로 오존을 인입시키는 수단을 포함하는 오존 애셔 장치에 있어서,

   상기 오존 인입 수단은 승강 구동원인 공압 실린더; 상기 공압 실린더에 의해 쳄버내에서 승강되고, 오존 인입 통로가 상부로부터 중앙 하단으로 연장, 형성된 행거; 상기 행거의 하부를 쳄버의 상부 내벽에 승강가능하게 연결시키는 벨로우즈 튜브; 상기 행거의 하단에 장착되고, 히터 블럭의 상부에 소정 간격을 두고 배치되며, 중앙에는 상기 오존 인입 통로와 연결되는 수 개의 오존 인입구가 형성된 석영판; 및 상기 석영판의 상부 중앙과 행거의 하단 사이에 장착되고, 상기 오존 인입 통로와 오존 인입구에 각기 연결되는 오존 인입구가 형성되어, 이 오존 인입구를 통해 지나가는 오존에 열을 가해 레디컬 성분으로 전환시키는 제2세라믹 히터로 구성되고, 상기 석영판의 오존 인입구에서 웨이퍼상으로 제공된 레디컬 성분과 포토레지스트의 반응 부산물은 웨이퍼의 반지름 방향으로 이동되어, 상기 쳄버의 측벽과 히터 블럭 사이를 지나, 쳄버의 저면에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 오존 애셔 장치.